Белок, называемый альфа-синуклеином (произносится как синус-ю-клин), обычно имеет глобулярную форму. Однако белок трансформируется во вредные структуры, известные как амилоидные фибриллы, которые связаны с молекулами белка, которые образуются в головном мозге пациентов с нейродегенеративными заболеваниями.
«Аномальное образование белка характерно для значительного числа заболеваний человека, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, а также диабет II типа», — говорит Лия Станчу, доцент кафедры материаловедения в Университете Пердью.До сих пор переход от глобулярных к фибриллам не фиксировался и не измерялся.
Исследователи инкубировали белок в лаборатории, а затем использовали электронный микроскоп и метод, называемый криоэлектронной микроскопией, чтобы сделать тысячи снимков за 24 часа, зафиксировав его изменяющуюся форму. Белок замораживали через определенные промежутки времени жидким азотом.
Результаты показывают, что белок трансформируется из своей глобулярной формы в нити «протофибрилл», которые собираются в пористые кольца. Эти кольца затем открываются, образуя пары протофибрилл, которые собираются в фибриллы посредством водородных связей.«Мы обнаружили корреляцию между протофибрилами в этих кольцах и фибрилами, впервые, насколько нам известно, путем измерения их истинных размеров и визуализации стадий агрегации», — сказал Станчу. «Лучшее понимание механизма дает новое представление о патогенезе амилоид-связанных заболеваний и может дать нам возможность разработать дополнительные терапевтические стратегии».
Болезнь Паркинсона поражает от 1 до 2 процентов людей старше 60 лет, и в ближайшие десятилетия ожидается рост ее распространенности.Результаты были подробно описаны в исследовательской статье, опубликованной в июньском выпуске Biophysical Journal.
Автор статьи: докторант Хангю Чжан; бывший научный сотрудник постдокторантуры Эми Григгс; Жан-Кристоф Роше, доцент кафедры медицинской химии и молекулярной фармакологии; и Станчу.Исследователи заставили белок трансформироваться в фибриллы, подвергая его воздействию меди, имитируя то, что происходит, когда люди подвергаются воздействию свинца и других тяжелых металлов. Загрязняющие вещества мешают белку, изменяя степень окисления ионов в его структуре.Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения.
Дальнейшая работа будет включать эксперименты, посвященные тому, что происходит при использовании более высоких концентраций меди.